ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДИАГНОСТИКИ КОРОТКИХ НЕРОВНОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

 

Барзданис Ю.В. (РГУПС, Ростов-на-Дону, Россия)

 

The temperature mode of a wheel with slider is considered. Is shown, that the impact interaction of the wheel with slider and rail results to the wheel radial temperature field angular anisotropy, that allows to diagnose slider on the pioneering stage of it rolling up by the new generation expert-information system on the infrared thermography.

 

Современное развитие мониторинга технического состояния подвижного состава говорит о том, что основными подвижными механическими контактами, представляющие фрикционные системы, возникающие при работе подвижного состава и влияющие на безопасность его работы, являются контакт колесо-рельс, контакт, возникающий в буксовом узле, а также механический контакт между тормозными колодками и колесом.

Источником всех динамических возмущений в пути в подвижном составе является колесная пара, движущаяся по неровностям пути, или, имеющая неровности на поверхности катания колес. Неровности поверхности катания колес можно разделить на длинные, например, неравномерный прокат, и короткие, например, ползун, выщербина, навар и т.д. Остановимся на рассмотрении такого износа поверхности катания колеса, как ползун. Ползуны во время движения вагона вызывают толчки и удары, которые приводят к расстройству или разрушению деталей ходовой части подвижного состава и верхнего строения пути. Поэтому распознавание ползунов на ранних этапах их закатывания, с помощью экспертно-информационных систем (ЭИС) на основе инфракрасной термографии, является актуальным, так как приводит к увеличению срока службы подвижного состава в целом.

Общей особенностью взаимодействия рельса с колесами, имеющими короткие неровности, является выделение тепловой энергии в локализованных зонах контактов, приводящее к аномалиям температурных полей колес. Это взаимодействие представляет собой удар, сила которого достигает больших величин и вызывает значительные местные деформации на контакте ползун-рельс.

При ударном взаимодействии ползуна с рельсом, энергия удара трансформируется в тепло. Температурный режим колеса при таком виде взаимодействия носит сложный характер, так как включает в себя процессы формирования пограничного теплового слоя, процессы распространения тепла от внешних слоев колеса к внутренним, а также теплоотток в окружающую среду.

Построена математическая модель взаимодействия типа “колесо с ползуном - рельс”, где функция источника имеет вид:

;

r,j,t –соответственно радиальная, угловая и временная координаты; gw(t)-мощность пульсирующего источника тепла; ; f_тр – коэффициент трения ползун-рельс; P_d –динамическая нагрузка на колесо в контакте ползун-рельс; с- удельная теплоемкость материала колеса; r-плотность материала колеса; S-номинальная площадь касания ползун-рельс; e-характерный масштаб зоны прогрева колеса; d- Дельта-функция Дирака; , L – путь пройденный колесом; операция [ ] означает нахождение целой части; j₀=, t₀=0 – характеризуют фазу ползуна по отношению к началу отсчета; R-радиус колеса.

Доказано, что ударное взаимодействие колеса с ползуном и рельса приводит к угловой анизотропии радиального температурного поля колеса, что позволяет диагностировать ползун посредством ЭИС нового поколения, на основе инфракрасной термографии, на начальном этапе его закатывания.